高压脉冲发生器的类型

高压脉冲发生器通常有五种方式可以实现：

（1）Marx型，其原理图如图1.11所示，工作原理可以简单地概括为“电容器并联充电，串联放电”，即n个电容器对一个电压值为V0的直流电源进行并联充电，串联放电后，在负载上产生一定脉宽、电压幅值为nV0的高压脉冲。Baek等于2007年设计了一套输出为20kV/300A、脉宽为5μs的Marx型高压脉冲发生器。

（2）脉冲升压型，其原理如图1.12所示，这种类型的的发生器是将一个直流电压先经过逆变电路变为双极性的方波，再通过一个脉冲升压器提高电压等级。采用这种方法设计高压脉冲发生器的研究机构比较多，其中美国俄亥俄州立大学的Zhang等在2000年利用该原理搭建了一台输出电压为12kV的高压脉冲发生器，先将1000V的直流电经逆变电路转化为1000V 的双极性方波脉冲，再通过一个变比为1:12的脉冲变压器将电压升至12kV。另外，Alkhafaji 等在2007年也设计一台脉冲升压型结构的高压脉冲发生器，最后输出脉冲幅值30kV、脉宽2.5μs、频率200Hz的高压脉冲发生器。同样地，Rocher等在2010年也根据脉冲升压型的原理设计了一台脉冲幅值为15kV、频率为250~300kHz的高压脉冲发生器。

（3）固态开关串联型，其原理图如图1.13所示，系统一般由高压直流电源、储能电容、固态开关的串、并联模块和负载组成，通过控制串并联开关的导通与关断，可在负载上得到高压脉冲。Prins等于2001年利用IGBT串联技术搭建了一台电压幅值为30kV、电流200A、脉宽在0~99μs可调、频率为1kHz的双极性方波脉冲发生器。在中国，工程物理研究所的孔甘银等研制了电压等级为10kV的固态开关串联型高压脉冲电源。

（4）传输线变压器（Transmission Line Transformer，TLT）型，其结构如图1.14所示，工作原理为：电容器充电完成后，因传输线变压器的耦合作用，任一开关闭合导通，其余开关将被触发而同步闭合导通，储能元件将通过变压器驱动变阻线工作，输出高压脉冲。20世纪60年代初，英国学者Maetin利用传输线获得纳秒级高压脉冲，成功地将Blumlein用在雷达脉冲调制器上的双传输线技术应用于脉冲功率研究。

（5）加法式高压脉冲发生器，其结构如图1.15所示，工作原理为：各个脉冲变压器输出等级较低的脉冲通过叠加，加载到负载两端而获得高压脉冲。美国斯坦福加速器中心利用该方法研制了一套500kV/2000A的超大功率高压脉冲系统。

以上五种类型的高压脉冲发生器的性能总结如下：

Marx发生器的初级能源电压较低，且无脉冲变压器，因此体积较小，但需要通过LC振荡电路来补充脉冲期间失去的电荷，因而重复频率不高。

固态开关串联型发生器需要一台高压直流电源作为处级能源，因而具有体积庞大、价格昂贵的特点，另外，由于这类型的发生器是通过控制串并联功率开关管的导通和关断而获得脉冲信号，要求所有的开关管必须保持同步的开关动作，否则会引起各个开关管上的电压分配不均，导致管子被击穿，因此系统的电路设计比较复杂。

脉冲升压型、型和加法式脉冲发生器均含有脉冲变压器，由于脉冲变压器的最小脉宽受器件的导通性能和回路分布参数的限制，最大脉宽受脉冲变压器磁芯的伏秒数限制，因此最后输出高压脉冲的脉宽变化范围相对较小。

脉冲升压型高压脉冲发生器中的脉冲变压器本身具有电气隔离作用，因此不需要再额外设计复杂的电隔离电路，另外利用此方法设计的脉冲发生器在结构上只需要单个或者极少个数的功率开关管串联，从而避开了困难的开关串联技术，因而得到广泛的应用。鉴于此，本文以脉冲升压型高压脉冲发生器为研究对象。

随着海洋捕鱼业的迅猛发展，捕鱼的智能化、现代化成为了人们的迫切需求。探鱼仪作为智能化助渔设备，利用声纳探测原理，在船航行的同时有效的探测鱼类的分布情况以及水域的环境，让渔民在捕鱼过程中更有计划性，从而获得了更好的收成。本文以探鱼仪项目为背景，详细研究了探鱼仪系统的总体方案，并完成了系统的设计和调试工作。

随着经济的发展，人口的不断增加，资源的需求量正逐年提升。而作为其重要组成部分的海洋资源，越来越被人们重视。如何能有效的、高效的利用海洋鱼类资源，也被作为一个重要的议题摆在人们的面前。

在传统捕鱼作业过程当中，渔民主要利用经验和观察来捕鱼，比如根据天气、温度、跳出水面的鱼群以及海面下的阴影等来判断鱼群的方向、类别和数量等信息。这种传统的方法具有很大的不确定性，渔民们希望能有一种高科技探鱼设备来辅助他们捕鱼，探鱼仪就是在这种背景下被设计出来的。

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要的。我们将要研制的探鱼仪，应具有较高的性能能够满足远洋捕鱼探测的需要，同时也能够适合钓鱼爱好者在江河中使用，在探鱼仪市场中拥有强大的竞争力。